CN110249114B - 排气壳体以及具备排气壳体的汽轮机 - Google Patents

Abstract

排气壳体(25)具有与扩散器(26)连通的外侧壳体(30)。外侧壳体(30)具有划定排气空间(30s)的轴线下游侧(Dad)的边缘的下游侧端板(32)和与下游侧端板(32)连接的倾斜板(38)。倾斜板(38)随着朝向径向外侧(Dro)而逐渐朝向轴线上游侧Dau扩展。作为倾斜板(38)的倾斜内表面(39)相对于外侧扩散器(27)的内周面(27pi)的径向外侧(Dro)的端处的切线(Lt)的角度，以切线(Lt)为基准，轴线上游侧(Dau)的上游侧角度(θ1)大于轴线下游侧(Dad)的下游侧角度(θ2)。

Description

排气壳体以及具备排气壳体的汽轮机

技术领域

本发明涉及排气壳体以及具备排气壳体的汽轮机。

本申请基于2017年2月14日于日本提出的专利申请2017-024902号来主张优先权，将其内容援引于此。

背景技术

汽轮机具备将从涡轮机转子的最终动叶片列流出的蒸汽向外部引导的排气壳体。该排气壳体具有扩散器和外侧壳体。扩散器相对于轴线呈环状，形成随着朝向轴线下游侧而逐渐朝向径向外侧的扩散器空间。扩散器具有划定扩散器空间的径向外侧的边缘的外侧扩散器(或者蒸汽引导部、导流器)和划定扩散器空间的径向内侧的边缘的内侧扩散器(或者圆锥滚子轴承外圈)。向扩散器空间内流入从涡轮机转子的最终动叶片列流出的蒸汽。外侧壳体形成与扩散器连通，在扩散器的外周沿相对于轴线的周向扩展而将从扩散器空间流入的蒸汽向外部引导的排气空间。

例如，以下的专利文献1所记载的汽轮机中的外侧壳体具有划定排气空间的轴线下游侧的边缘的下游侧端板和划定排气空间的径向外侧的边缘的侧周板。下游侧端板相对于轴线垂直且从内侧扩散器的径向外侧端向径向外侧扩展。侧周板与下游侧端板连接，以轴线为中心在周向上扩展。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-329148号公报

发明内容

发明要解决的问题

在排气壳体内，谋求从最终动叶片列流出的蒸汽的压力恢复。该压力恢复量越大，刚从最终动叶片列流出之后的蒸汽的压力越低，涡轮机效率提高。因此，期望使在排气壳体内流动的蒸汽的压力损失降低而增大压力恢复量。

因此，本发明的目的在于提供一种能够使蒸汽的压力损失降低而增大压力恢复量的排气壳体以及具备该排气壳体的汽轮机。

用于达成所述目的的发明的一方案的排气壳体将从以轴线为中心进行旋转的汽轮机转子的最终动叶片列流出的蒸汽向外部引导，具备扩散器和外侧壳体。所述扩散器供从所述最终动叶片列流出的蒸汽流入，相对于所述轴线呈环状，形成随着朝向轴线下游侧而逐渐朝向相对于所述轴线的径向外侧的扩散器空间。所述外侧壳体具有朝向所述径向外侧开口的排气口，形成排气空间，所述排气空间与所述扩散器连通，在所述扩散器的外周沿相对于所述轴线的周向扩展而将从所述扩散器空间流入的蒸汽向所述排气口引导。

所述扩散器具有外侧扩散器和内侧扩散器。所述外侧扩散器的相对于所述轴线的垂直的截面呈环状，随着朝向所述轴线下游侧而逐渐朝向所述径向外侧扩展，划定所述扩散器空间的所述径向外侧的边缘。所述内侧扩散器相对于所述轴线的垂直的截面呈环状，随着朝向所述轴线下游侧而逐渐朝向所述径向外侧扩展，划定所述扩散器空间的相对于所述轴线的径向内侧的边缘。

所述外侧壳体具有下游侧端板、倾斜板和侧周板。所述下游侧端板从所述内侧扩散器的所述径向外侧的边缘向所述径向外侧扩展，划定所述排气空间的所述轴线下游侧的边缘。所述倾斜板在以所述轴线为基准而与所述排气口相反一侧的区域中配置于比所述下游侧端板靠所述径向外侧处，随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向轴线上游侧扩展，划定所述排气空间的所述径向外侧的边缘的一部分。所述侧周板与所述下游侧端板以及所述倾斜板连接，以所述轴线为中心而在周向上扩展，划定所述排气空间的所述径向外侧的边缘的另一部分。

在所述倾斜板中，以所述轴线为基准而与所述排气口正相反的正相反位置处的所述轴线上游侧的边缘以从所述外侧扩散器的所述径向外侧的端处扩展且与所述下游侧端板平行的假想平面为基准而位于所述轴线上游侧。作为所述倾斜板中划定所述排气空间的倾斜内表面相对于所述外侧扩散器的内周面的所述径向外侧的端处的切线的角度的、在所述排气空间内以所述切线为基准的所述轴线上游侧的上游侧角度大于作为所述倾斜内表面相对于所述切线的角度的、在所述排气空间内以所述切线为基准的所述轴线下游侧的下游侧角度。

在排气空间内以轴线为基准而与排气口相反一侧的区域内，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向大致成为外侧扩散器的内周面的径向外侧的端处的切线延伸的切线方向。在该排气壳体中，上游侧角度大于下游侧角度。因此，在该排气壳体中，在与排气口相反一侧的区域内，即便沿大致切线方向流动的蒸汽与倾斜板的倾斜内表面发生碰撞，沿着倾斜内表面向轴线上游侧流动的蒸汽量也比沿着倾斜内表面向轴线下游侧流动的蒸汽量多。因此，在该排气壳体中，能够减少在排气壳体内逆流的蒸汽量。

因此，在该排气壳体中，排气壳体内的蒸汽的压力损失变小，能够增大从最终动叶片列流出的蒸汽的压力恢复量。

另外，在与排气口相反一侧的区域内，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向准确而言不会成为外侧扩散器的内周面的径向外侧的端处的切线延伸的切线方向。沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽由于下游侧端板的存在而朝向切线方向流动，并且稍微朝向轴线上游侧流动。即，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向除了包含切线方向的成分以外，还稍微包含轴线上游侧的方向成分。

因此，假设在倾斜板中以轴线为基准而与排气口正相反的正相反位置处的轴线上游侧的边缘位于切线上的情况下，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽会与倾斜板的边缘发生碰撞。因此，在该排气壳体中，以沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽与倾斜板的倾斜内表面发生碰撞的方式使倾斜板中以轴线为基准而与排气口正相反的正相反位置处的轴线上游侧的边缘以从内侧扩散器的径向外侧的端处扩展且与下游侧端板平行的假想平面为基准而位于轴线上游侧。

在此，在所述排气壳体中，可以的是，所述上游侧角度为100°以上。

并且，在以上的任一所述排气壳体中，可以的是，所述倾斜板的所述轴线上游侧的边缘从所述正相反位置开始随着在相对于所述轴线的周向上接近所述排气口而逐渐向所述轴线下游侧位移，所述倾斜板的轴线方向的长度从所述正相反位置开始随着在所述周向上接近所述排气口而逐渐变短。

从排气空间内以轴线为基准而与排气口正相反的正相反位置开始，随着在周向上接近排气口，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向成分中，与外侧扩散器的内周面的径向外侧的端处的切线延伸的切线方向的成分相比，在相对于轴线的周向上向排气口接近一侧的方向成分变多。这是因为相比与排气口正相反的正相反位置而在周向上接近排气口的区域内，从与排气口正相反的正相反位置侧流入较多地包含周向成分的蒸汽。如此，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向成分中在周向上向排气口接近的一侧的方向成分变多时，即使该蒸汽与侧周板发生碰撞，逆流的蒸汽的流量也变少。

因此，从排气空间内与排气口正相反的正相反位置开始，随着在周向上接近排气口，倾斜板的存在意义逐渐变小。并且，在设置了倾斜板的情况下，排气壳体内的流路截面积变小，因此排气口侧的区域内的蒸汽的压力损失变大。因此，倾斜板可以如该排气壳体那样轴线方向的长度从正相反位置开始随着在周向上接近排气口而逐渐变短。

在以上的任一所述排气壳体中，可以的是，所述倾斜板在比所述轴线靠所述排气口侧处不存在。

在排气空间内比轴线靠排气口侧处，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向成分中，与外侧扩散器的内周面的径向外侧的端处的切线延伸的切线方向的成分相比，在相对于轴线的周向上向排气口接近的一侧的方向成分较多。因此，在排气口侧的区域内，如与排气口相反的一侧的区域内那样蒸汽的逆流实质上不存在。因此，从压力损失的角度等出发，倾斜板优选如该排气壳体那样在比轴线靠排气口侧处不存在。

在以上的任一所述排气壳体中，可以的是，所述外侧壳体具有下游侧连接板，该下游侧连接板将所述下游侧端板的所述径向外侧的边缘与所述倾斜板的所述轴线下游侧的边缘连接，所述下游侧连接板具有曲面，该曲面从所述下游侧端板中划定所述排气空间的下游侧内表面开始随着朝向所述径向外侧而逐渐向所述轴线上游侧弯曲，将所述下游侧内表面与所述倾斜板的所述倾斜内表面平滑地连接。

在该排气壳体中，通过在下游侧端板与倾斜板之间夹有下游侧连接板，下游侧端板与倾斜板的角消失。因此，在该排气壳体中，下游侧端板的径向外侧的边缘的附近的蒸汽的循环区域变小，或者蒸汽的循环区域消失。

在以上的任一所述排气壳体中，可以的是，所述外侧壳体具有上游侧端板，该上游侧端板在轴线方向上与所述下游侧端板对向，划定所述排气空间的所述轴线上游侧的边缘，所述倾斜板的所述正相反位置处的所述轴线上游侧的边缘与所述上游侧端板的所述径向外侧的边缘连接。

在该排气壳体中，也与以上说明的排气壳体一样，在排气空间内与排气口相反的一侧的区域内，沿着外侧扩散器的内周面向排气空间流入的蒸汽的流动方向大致成为外侧扩散器的内周面的径向外侧的端处的切线延伸的切线方向。在该蒸汽与倾斜板的倾斜内表面发生碰撞时，该蒸汽中的大部分沿着倾斜内表面向轴线上游侧流动。该排气壳体的倾斜板的正相反位置处的轴线上游侧的边缘延伸至上游侧端板的径向外侧的边缘为止，倾斜板的正相反位置处的轴线方向的长度较长。因此，在该排气壳体中，蒸汽与倾斜板的倾斜内表面发生碰撞之后，沿着倾斜内表面向轴线上游侧流动的蒸汽的流动稳定。

在以上的任一所述排气壳体中，可以的是，所述外侧壳体具有：上游侧端板，在轴线方向上与所述下游侧端板对向，划定所述排气空间的所述轴线上游侧的边缘；以及上游侧连接板，将所述倾斜板的所述轴线上游侧的边缘与所述上游侧端板的所述径向外侧的边缘连接，所述上游侧连接板具有曲面，该曲面从所述倾斜板的所述倾斜内表面开始随着朝向所述轴线上游侧而逐渐向所述径向内侧弯曲，将所述倾斜内表面与所述上游侧端板中划定所述排气空间的上游侧内表面平滑地连接。

在该排气壳体中，通过在倾斜板与上游侧端板之间夹有上游侧连接板，倾斜板与上游侧端板的角消失。因此，在该排气壳体中，上游侧端板的所述径向外侧的边缘的附近的蒸汽的循环区域变小，或者蒸汽的循环区域消失。

用于达成所述目的的发明的一方案的汽轮机具备：以上的任一所述排气壳体；所述汽轮机转子；筒状的内侧壳体，配置于所述汽轮机转子的外周侧；以及静叶片列，配置于所述内侧壳体的内周侧，径向外侧的端处安装于所述内侧壳体。

发明效果

在本发明的一方案的排气壳体中，能够使蒸汽的压力损失降低而增大压力恢复量。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式中的汽轮机的整体截面图。

图2是本发明的第一实施方式中的汽轮机的主要部分截面图。

图3是图2中的III-III线截面图。

图4是本发明的第一实施方式中的汽轮机的整体立体图。

图5是比较例中的汽轮机的主要部分截面图。

图6是图5中的VI-VI线截面图。

图7是本发明的第二实施方式中的汽轮机的主要部分截面图。

图8是图7中的VIII-VIII线截面图。

图9是本发明的第三实施方式中的汽轮机的主要部分截面图。

图10是本发明的第四实施方式中的汽轮机的主要部分截面图。

图11是本发明的第一实施方式的第一变形例中的汽轮机的主要部分截面图。

图12是本发明的第一实施方式的第二变形例中的汽轮机的主要部分截面图。

具体实施方式

以下，参照附图并详细地说明具备本发明的排气壳体的汽轮机的各种实施方式、以及排气壳体的各种变形例。

“第一实施方式”

参照图1～图6来说明本发明的汽轮机的第一实施方式。

第一实施方式的汽轮机ST为双流排气型的汽轮机。因此，该汽轮机ST如图1以及图4所示的那样具备第一汽轮机部10a和第二汽轮机部10b。第一汽轮机部10a以及第二汽轮机部10b均具备以轴线Ar为中心进行旋转的涡轮机转子11、覆盖涡轮机转子11的壳体20、固定于壳体20的多个静叶片列17、蒸汽流入管19。需要说明的是，以下，将以该轴线Ar为中心的周向简单设为周向Dc，将相对于轴线Ar垂直的方向设为径向Dr。而且，在该径向Dr上将轴线Ar侧设为径向内侧Dri，将轴线Ar侧的相反侧设为径向外侧Dro。

第一汽轮机部10a和第二汽轮机部10b共有蒸汽流入管19。在第一汽轮机部10a，除该蒸汽流入管19以外的零件以该蒸汽流入管19为基准而配置于轴线方向Da的一侧。并且，在第二汽轮机部10b，除该蒸汽流入管19以外的零件以该蒸汽流入管19为基准而配置于轴线方向Da的另一侧。需要说明的是，各汽轮机部10a、10b中，在前述的轴线方向Da上将蒸汽流入管19侧设为轴线上游侧Dau，将蒸汽流入管19侧的相反侧设为轴线下游侧Dad。

第一汽轮机部10a的结构和第二汽轮机部10b的结构基本上相同。因此，以下，主要说明第一汽轮机部10a。

涡轮机转子11具备以轴线Ar为中心并沿轴线方向Da延伸的转子轴12和安装于该转子轴12的多个动叶片列13。涡轮机转子11由轴承18支承成能够以轴线Ar为中心进行旋转。多个动叶片列13在轴线方向Da上排列。各动叶片列13均由在周向Dc上排列的多个动叶片构成。第一汽轮机部10a的涡轮机转子11和第二汽轮机部10b的涡轮机转子11位于相同的轴线Ar上并相互连结，以轴线Ar为中心一体旋转。

壳体20具有内侧壳体21和排气壳体25。内侧壳体21形成以轴线Ar为中心且大致圆锥状的空间。涡轮机转子11的多个动叶片列13配置于该圆锥状的空间内。多个静叶片列17在轴线方向Da排列，配置于该圆锥状的空间内。多个静叶片列17分别配置于多个动叶片列13中的任一个动叶片列13的轴线上游侧Dau。多个静叶片列17固定于内侧壳体21。

排气壳体25如图2所示的那样具有扩散器26和外侧壳体30。扩散器26相对于轴线Ar呈环状，形成随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧的扩散器空间26s。从涡轮机转子11的最终动叶片列13a流出的蒸汽流入扩散器空间26s内。需要说明的是，最终动叶片列13a是指多个动叶片列13中的配置于最轴线下游侧Dad的动叶片列13。扩散器26具有划定扩散器空间26s的径向外侧Dro的边缘的外侧扩散器(或者蒸汽引导部、导流器)27和划定扩散器空间26s的径向内侧Dri的边缘的内侧扩散器(或者圆锥滚子轴承外圈)29。外侧扩散器27随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧Dro扩展，相对于轴线Ar垂直的截面呈环状。内侧扩散器29也随着朝向轴线下游侧Dad而逐渐朝向径向外侧Dro扩展，相对于轴线Ar垂直的截面呈环状。外侧扩散器27与内侧壳体21连接。并且，内侧扩散器29与外侧壳体30连接。

外侧壳体30具有排气口31。该排气口31从内部朝向径向外侧Dro且铅垂下方开口。在该排气口31中连接有使蒸汽恢复成水的冷凝器Co。因此，本实施方式的汽轮机ST为下方排气型的凝汽式汽轮机。该外侧壳体30形成与扩散器26连通的排气空间30s。该排气空间30s在扩散器26的外周沿相对于轴线A的周向Dc扩展而将从扩散器空间26s流入的蒸汽向排气口31引导。外侧壳体30具有下游侧端板32、上游侧端板34、侧周板36和倾斜板38。

下游侧端板32如图2以及图4所示的那样从内侧扩散器29的径向外侧Dro的边缘向径向外侧Dro扩展，划定排气空间30s的轴线下游侧Dad的边缘。该下游侧端板32实质上相对于轴线Ar垂直。在下游侧端板32中，比轴线Ar靠上侧的部分呈大致半圆形。另一方面，在下游侧端板32中，比轴线Ar靠下侧的部分呈大致长方形。该下游侧端板32的下边缘形成排气口31的边缘的一部分。

倾斜板38配置于以轴线Ar为基准而与排气口31相反的一侧即相对于轴线Ar处于上侧的区域。该倾斜板38与下游侧端板32的径向外侧Dro的边缘、在本实施方式中为下游侧端板32的朝上的边缘连接。倾斜板38从下游侧端板32的朝上的边缘开始随着朝向径向外侧Dro而逐渐朝向轴线上游侧Dau扩展。该倾斜板38划定比轴线Ar靠上侧的部分中的排气空间30s的径向外侧Dro的边缘的一部分。

侧周板36与下游侧端板32以及倾斜板38连接，向轴线方向Da扩展且以轴线Ar为中心向周向Dc扩展，划定排气空间30s的径向外侧Dro的边缘的剩余的部分。该侧周板36是上侧形成半圆筒的半圆柱型(semi-cylindrical shape)。该侧周板36的下边缘形成排气口31的边缘的一部分。

上游侧端板34配置于比扩散器26靠轴线上游侧Dau处。该上游侧端板34从内侧壳体21的外周面21o向径向外侧Dro扩展，划定排气空间30s的轴线上游侧Dau的边缘。该上游侧端板34实质上相对于轴线Ar垂直。因此，该上游侧端板34在轴线方向Da上隔开间隔与下游侧端板32对向。上游侧端板34的下边缘形成排气口31的边缘的一部分。该上游侧端板34的径向外侧Dro的边缘中的除形成排气口31的边缘的部分以外的部分与侧周板36连接。

如图1以及图4所示，第一汽轮机部10a的外侧壳体30和第二汽轮机部10b的外侧壳体30相互连接并一体化。

如图2所示，倾斜板38中以轴线Ar为基准而与排气口31正相反的正相反位置Po处的轴线上游侧Dau的边缘(以下设为上游边缘)38u以从内侧扩散器29的径向外侧Dro的端处扩展且与下游侧端板32平行的假想平面Pv为基准而位于轴线上游侧Dau。需要说明的是，倾斜板38中的正相反位置Po如图2以及图4所示的那样为轴线Ar的铅垂上方的位置。并且，倾斜板38中轴线下游侧Dad的边缘是倾斜板38与下游侧端板32的连接部。

倾斜板38如图4所示的那样从正相反位置Po向相对于轴线Ar的周向Dc扩展。倾斜板38的轴线上游侧Dau的边缘从正相反位置Po开始随着在相对于轴线Ar的周向Dc上接近排气口31而逐渐向轴线下游侧Dad位移。因此，倾斜板38的轴线方向Da的长度从正相反位置Po开始随着在相对于轴线Ar的周向Dc上接近排气口31而逐渐变短。该倾斜板38在比轴线Ar靠下方处不存在。换言之，该倾斜板38在以轴线Ar为基准的排气口31侧不存在。

对倾斜板38中划定排气空间30s的倾斜内表面39的角度进行说明。

在此，将作为倾斜内表面39相对于外侧扩散器27的内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线Lt的角度的、在排气空间30s内以切线Lt为基准的轴线上游侧Dau的角度设为上游侧角度θ1。并且，将作为倾斜内表面39相对于切线Lt的角度的、在排气空间30s内以切线Lt为基准的轴线下游侧Dad的角度设为下游侧角度θ2。在本实施方式中，上游侧角度θ1大于下游侧角度θ2。上游侧角度θ1例如为100°以上。

接着，在对以上说明的排气壳体25的效果进行说明之前，参照图5以及图6来说明比较例的排气壳体。

比较例的排气壳体25x与本实施方式的排气壳体25一样具有扩散器26和外侧壳体30x。比较例的扩散器26与本实施方式的扩散器26相同。另一方面，比较例的外侧壳体30x与本实施方式的外侧壳体30不同。比较例的外侧壳体30x具有下游侧端板32x、上游侧端板34和侧周板36x，但是不具有本实施方式的外侧壳体30中的倾斜板38。因此，在比较例中，在下游侧端板32x中朝向的边缘直接连接向轴线方向Da扩展且以轴线Ar为中心向周向Dc扩展的侧周板36x。在包含轴线Ar的假想平面中，侧周板36x相对于下游侧端板32x的角度实质上为90°。

在该比较例中，对侧周板36x中划定排气空间30s的侧周内表面37相对于外侧扩散器27的内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线Lt的角度进行说明。在此，将作为侧周内表面37相对于切线Lt的角度的、在排气空间30s内以切线Lt为基准的轴线上游侧Dau的角度设为上游侧角度θ1。并且，将作为侧周内表面37相对于切线Lt的角度的、在排气空间30s内以切线Lt为基准的轴线下游侧Dad的角度设为下游侧角度θ2。在该比较例中，与本实施方式不同，上游侧角度θ1小于下游侧角度θ2。换言之，在该比较例中，下游侧角度θ2大于上游侧角度θ1。

分析该比较例的排气壳体25x内的蒸汽的流动的结果是发现了在该排气壳体25x内蒸汽如以下那样流动。

在排气空间30s内以轴线Ar为基准而与排气口31相反一侧的区域内，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽的流动方向大致成为前述的切线Lt延伸的切线方向。在排气空间30s内以轴线Ar为基准而与排气口31相反一侧的区域内，沿大致切线方向流动的蒸汽与侧周板36x的侧周内表面37发生碰撞时，一部分沿着侧周内表面37向轴线上游侧Dau流动，另一部分沿着侧周内表面37向轴线下游侧Dad流动。

关于沿着侧周内表面37向轴线上游侧Dau流动的蒸汽，流动的朝向逐渐变成周向，沿着该侧周内表面37向排气口31侧流动。另一方面，沿着侧周内表面37向轴线下游侧Dad流动的蒸汽沿着下游侧端板32x以及内侧扩散器29向最终动叶片列13a的基部侧流动。即，在扩散器空间26s内，在外侧扩散器27侧蒸汽向径向外侧Dro流动，但是在内侧扩散器29侧蒸汽向径向内侧Dri逆流。在扩散器空间26s内逆流的蒸汽向外侧扩散器27侧靠近并重新向径向外侧Dro流动。因此，在排气壳体25x内形成蒸汽循环的循环区域Z1。

在比较例中，如前述那样，下游侧角度θ2大于上游侧角度θ1，因此沿大致前述的切线方向流动的蒸汽与侧周板36x的侧周内表面37发生碰撞时，与沿着侧周内表面37向轴线上游侧Dau流动的蒸汽量相比，沿着侧周内表面37向轴线下游侧Dad流动的蒸汽量变多。因此，在比较例中，在排气壳体25x内逆流的蒸汽量变多。换言之，在比较例中，排气壳体25x内的循环区域Z1变大。

如以上那样，在比较例中，无法再将排气壳体25x内的流路截面积中的一部分有效利用于蒸汽的排气，因此排气壳体25x内的蒸汽的压力损失变大。

在向汽轮机ST流入的蒸汽流量较少的低负荷运转的情况下或冷凝器Co内为低真空度的情况下，蒸汽向动叶片的径向外侧Dro(前端侧)偏流。因此，向扩散器空间26s内流入的蒸汽中，外侧扩散器27侧的蒸汽的流量比内侧扩散器29侧的蒸汽的流量多。即，在低负荷运转的情况下或冷凝器Co内为低真空度的情况下，沿着外侧扩散器27的内周面27pi的蒸汽的流动变多。因此，在比较例中，在低负荷运转的情况下或冷凝器Co内为低真空度的情况下，排气壳体25x内蒸汽逆流的量变得更多，排气壳体25x内的蒸汽的压力损失变得更大。

另一方面，在排气空间30s内以轴线Ar为基准的排气口31侧的区域内，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽的流动方向成为包含该内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线延伸的切线方向的成分和在相对于轴线Ar的周向Dc上向排气口31接近的一侧的方向成分的方向。这是因为从排气壳体25x内的与排气口31相反的一侧的区域开始较多地包含周向Dc成分的蒸汽在排气口31侧的区域内流动。因此，在排气口31侧的区域内，如与排气口31相反的一侧的区域内那样实质上未产生蒸汽的逆流。

在本实施方式的情况下，如前述那样，上游侧角度θ1大于下游侧角度θ2。因此，在本实施方式中，在与排气口31相反一侧的区域内，即使沿大致前述的切线方向流动的蒸汽与倾斜板38的倾斜内表面39发生碰撞，沿着倾斜内表面39向轴线上游侧Dau流动的蒸汽量也比沿着倾斜内表面39向轴线下游侧Dad流动的蒸汽量多。因此，在本实施方式中，与比较例相比，在排气壳体25内逆流的蒸汽量变少。换言之，在本实施方式中，与比较例相比，排气壳体25内的循环区域Z1变小，排气壳体25内的蒸汽流路截面积中能够有效利用于蒸汽的排气的部分变多。

因此，在本实施方式中，与比较例相比，排气壳体25内的蒸汽的压力损失变小，能够增大从最终动叶片列13a流出的蒸汽的压力恢复量。

另外，在与排气口31相反的一侧的区域内，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽的流动方向准确而言不会成为外侧扩散器27的内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线Lt延伸的切线方向。沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽由于下游侧端板32的存在而朝向切线方向流动，并且稍微朝向轴线上游侧Dau流动。即，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽的流动方向除了包含切线方向的成分以外，还稍微包含轴线上游侧Dau的方向成分。

因此，假设在倾斜板38中以轴线Ar为基准而与排气口31正相反的正相反位置Po处的上游边缘38u位于切线Lt上的情况下，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽会和倾斜板38与侧周板36的边界发生碰撞。因此，在本实施方式中，以沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽与倾斜板38发生碰撞的方式使倾斜板38中以轴线Ar为基准而与排气口31正相反的正相反位置Po处的上游边缘38u以从内侧扩散器29的径向外侧Dro的端处扩展且与下游侧端板32平行的假想平面Pv为基准而位于轴线上游侧Dau。

在本实施方式中，如前述那样，倾斜板38在以轴线Ar为基准的排气口31侧不存在。然而，也可以倾斜板38的一部分存在于以轴线Ar为基准的排气口31侧。但是，如前述那样，在排气口31侧的区域内，实质上不存在蒸汽的逆流，因此没有在排气口31侧设置倾斜板38的意义。而且，在设置了倾斜板38的情况下，排气壳体25内的流路截面积变小，因此排气口31侧的区域内的蒸汽的压力损失变大。因此，倾斜板38优选如本实施方式那样在以轴线Ar为基准的排气口31侧不存在。

“第二实施方式”

参照图7以及图8来说明本发明的汽轮机的第二实施方式。

第二实施方式的汽轮机仅第一实施方式的汽轮机中的外侧壳体30的结构不同。如图7以及图8所示，本实施方式的外侧壳体30a也与第一实施方式一样具有下游侧端板32、上游侧端板34a、侧周板36a和倾斜板38a。但是，本实施方式的倾斜板38a与第一实施方式的倾斜板38不同。本实施方式的倾斜板38a中以轴线Ar为基准而与排气口31正相反的正相反位置Po处的上游边缘38au与上游侧端板34a的径向外侧Dro的边缘连接。因此，在本实施方式中，倾斜板38a的正相反位置Po处的轴线方向Da的长度比第一实施方式的倾斜板38的该长度长。

本实施方式的倾斜板38a也如图8所示的那样从正相反位置Po向相对于轴线Ar的周向Dc扩展。该倾斜板38a的上游边缘38au的边缘从正相反位置Po开始随着在相对于轴线Ar的周向Dc上接近排气口31而逐渐向轴线下游侧Dad位移。因此，本实施方式的倾斜板38a的轴线方向Da的长度也与第一实施方式的倾斜板38一样从正相反位置Po开始随着在相对于轴线Ar的周向Dc上接近排气口31而逐渐变短。本实施方式的倾斜板38a如前述那样倾斜板38a的正相反位置Po处的轴线方向Da的长度比第一实施方式的倾斜板38的该长度长。因此，本实施方式的倾斜板38a中最排气口31侧的位置比第一实施方式的倾斜板38中最排气口31侧的位置更接近排气口31。但是，在本实施方式中，在比轴线Ar靠下方处、换言之以轴线Ar为基准的排气口31侧处也不存在倾斜板38a。

在本实施方式中，在排气空间30s内与排气口31相反的一侧的区域内，沿着外侧扩散器27的内周面27pi向排气空间30s流入的蒸汽的流动方向也大致成为外侧扩散器27的内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线Lt延伸的切线方向。该蒸汽与倾斜板38a的倾斜内表面39发生碰撞时，该蒸汽中的大部分沿着倾斜内表面39向轴线上游侧Dau流动。在本实施方式中，如前述那样，倾斜板38a的正相反位置Po处的轴线方向Da的长度比第一实施方式的倾斜板38的该长度长。因此，在本实施方式中，蒸汽与倾斜板38a的倾斜内表面39发生碰撞之后，沿着倾斜内表面39向轴线上游侧Dau流动的蒸汽的流动稳定。其结果是，在本实施方式中，在蒸汽与倾斜板38a的倾斜内表面39发生碰撞之后，沿着倾斜内表面39向轴线下游侧Dad流动的蒸汽的流量比第一实施方式少。

因此，在本实施方式中，与第一实施方式相比，在排气壳体25a内逆流的蒸汽量变少，排气壳体25a内的蒸汽的循环区域Z1(参照图5)变小。因此，在本实施方式中，与第一实施方式相比，排气壳体25a内的蒸汽的压力损失变小，能够增大从最终动叶片列13a流出的蒸汽的压力恢复量。

需要说明的是，在本实施方式中，正相反位置Po处的侧周板36a的径向Dr的位置和倾斜板38a的上游边缘38au的径向Dr的位置不同，但是也可以使它们的位置一致。

“第三实施方式”

参照图9来说明本发明的汽轮机的第三实施方式。

第三实施方式的汽轮机仅第二实施方式的汽轮机中的外侧壳体30a的结构不同。本实施方式的外侧壳体30b也与第二实施方式一样具有下游侧端板32b、上游侧端板34a、侧周板36a和倾斜板38b。本实施方式的外侧壳体30b还具有下游侧连接板41。该下游侧连接板41将下游侧端板32b的径向外侧Dro的边缘与倾斜板38b的轴线下游侧Dad的边缘连接。该下游侧连接板41具有曲面42，该曲面42从下游侧端板32b中划定排气空间30s的下游侧内表面33开始随着朝向径向外侧Dro而逐渐向轴线上游侧Dau弯曲，将下游侧内表面33与倾斜板38b的倾斜内表面39平滑地连接。

在第二实施方式的外侧壳体30a中，在下游侧端板32与倾斜板38a的角形成蒸汽的循环区域Z2(参照图7)。因此，在本实施方式中，通过使下游侧连接板41夹在下游侧端板32b与倾斜板38b之间，消除下游侧端板32b与倾斜板38b的角。其结果是，在本实施方式中，下游侧端板32b的径向外侧Dro的边缘的附近的蒸汽的循环区域Z2变小，或者蒸汽的循环区域Z2消失。

因此，在本实施方式中，与第二实施方式相比，排气壳体25b内的蒸汽流路截面积中能够有效利用于蒸汽的排气的部分变多，能够增大从最终动叶片列13a流出的蒸汽的压力恢复量。

需要说明的是，本实施方式是对第二实施方式的外侧壳体30a进行了变形，但是也可以与本实施方式同样地对第一实施方式的外侧壳体30进行变形。

“第四实施方式”

参照图10来说明本发明的汽轮机的第四实施方式。

第四实施方式的汽轮机仅第三实施方式的汽轮机中的外侧壳体30b的结构不同。本实施方式的外侧壳体30c也与第三实施方式一样具有下游侧端板32b、上游侧端板34c、侧周板36a、倾斜板38c和下游侧连接板41。本实施方式的外侧壳体30c还具有第一上游侧连接板43以及第二上游侧连接板45。

第一上游侧连接板43将倾斜板38c的上游边缘38cu的边缘与上游侧端板34c的径向外侧Dro的边缘连接。该第一上游侧连接板43具有曲面44，该曲面44从倾斜板38c的倾斜内表面39开始随着朝向轴线上游侧Dau而逐渐向径向内侧Dri弯曲，将倾斜板38c的倾斜内表面39与上游侧端板34c中划定排气空间30s的上游侧内表面35平滑地连接。第二上游侧连接板45将上游侧端板34c的径向内侧Dri的边缘与内侧壳体21连接。该第二上游侧连接板45具有曲面46，该曲面46从上游侧端板34c的上游侧内表面35开始随着朝向径向内侧Dri而逐渐向轴线下游侧Dad弯曲，将上游侧端板34c的上游侧内表面35与内侧壳体21中划定排气空间30s的外周面21o平滑地连接。

在第三实施方式的外侧壳体30b中，在倾斜板38b与上游侧端板34a的角形成蒸汽的循环区域Z3(参照图9)。因此，在本实施方式中，通过使第一上游侧连接板43夹在倾斜板38c与上游侧端板34c之间，消除倾斜板38c与上游侧端板34c的角。其结果是，在本实施方式中，上游侧端板34c的径向外侧Dro的边缘的附近的蒸汽的循环区域Z3变小，或者蒸汽的循环区域Z3消失。而且，在第三实施方式的外侧壳体30b中，在上游侧端板34a与内侧壳体21的角形成蒸汽的循环区域Z4(参照图9)。因此，在本实施方式中，为了消除上游侧端板34c与内侧壳体21的角，通过使第二上游侧连接板45夹在上游侧端板34c与内侧壳体21之间而消除上游侧端板34c与内侧壳体21的角。其结果是，在本实施方式中，上游侧端板34c的径向内侧Dri的边缘的附近的蒸汽的循环区域Z4变小，或者蒸汽的循环区域Z4消失。

因此，在本实施方式中，与第三实施方式相比，排气壳体25c内的蒸汽流路截面积中能够有效利用于蒸汽的排气的部分变多，能够增大从最终动叶片列13a流出的蒸汽的压力恢复量。

需要说明的是，本实施方式是对第三实施方式的外侧壳体30b进行了变形，但是也可以与本实施方式同样地对第一实施方式以及第二实施方式的外侧壳体进行变形。即，可以在第一实施方式以及第二实施方式的上游侧端板的径向外侧Dro的边缘连接第一上游侧连接板43，在该上游侧端板的径向内侧Dri的边缘连接第二上游侧连接板45。

“第一实施方式的第一变形例”

参照图11来说明第一实施方式的汽轮机的第一变形例。

本变形例的汽轮机仅第一实施方式的汽轮机中的外侧壳体30的结构不同。本变形例的外侧壳体30d在比较例的外侧壳体30x(参照图5)内追加了第一实施方式中的倾斜板38。因此，本变形例的排气空间30s的形状与第一实施方式的排气空间30s的形状相同。

因此，在本变形例中，也与第一实施方式一样，与比较例相比，排气壳体25d内的循环区域Z1(参照图5)变小，排气壳体25d内的蒸汽流路截面积中能够有效利用于蒸汽的排气的部分变多。

并且，本变形例的外侧壳体30d如前述那样在比较例的外侧壳体30x内追加了第一实施方式中的倾斜板38。因此，在现有的汽轮机的外侧壳体为与比较例的外侧壳体30x相同的形状的情况下，只要对于该外侧壳体30x简单地进行改造工事，就能够与第一实施方式一样，与比较例相比，增多排气壳体25d内的蒸汽流路截面积中可有效利用于蒸汽的排气的部分。

需要说明的是，也可以在比较例的外侧壳体30x内追加第三实施方式中的下游侧连接板41、第四实施方式中的第一上游侧连接板43、第二上游侧连接板45中的任一个板或者多个板。

“第一实施方式的第二变形例”

参照图12来说明第一实施方式的汽轮机的第二变形例。

本变形例的汽轮机仅第一实施方式的汽轮机中的倾斜板38的形状不同。第一实施方式的倾斜板38基于包含轴线Ar的假想平面的截面形状为直线状。然而，倾斜板也可以基于包含轴线Ar的假想平面的截面形状为曲线状。即，本变形例的倾斜板38e如图12所示的那样基于包含轴线Ar的假想平面Pv的截面形状为朝向径向外侧Dro平滑的凹曲线状。在该情况下，在倾斜板38e的倾斜内表面39中，在正相反位置Po上的所有的位置，上游侧角度θ1也大于下游侧角度θ2。需要说明的是，图12中，沿着倾斜板38e描绘的双点划线L2表示基于包含轴线Ar的假想平面的截面形状为直线状的倾斜板。

“其他的变形例”

以上的实施方式的外侧壳体中的下游侧端板均相对于轴线Ar垂直。然而，下游侧端板相对于轴线Ar的角度只要是比外侧扩散器27的内周面27pi的径向外侧Dro的端处的切线Lt相对于轴线Ar的角度更接近90°的角度即可，也可以为其他的角度。

以上的实施方式的汽轮机均为下方排气型，但是也可以为侧方排气型。在该情况下，例如在以轴线Ar为基准而排气口存在于左侧的情况下，将倾斜板设于以轴线Ar为基准的右侧的区域。

以上的实施方式的外侧壳体均具有上游侧端板。然而，在双流排气型的情况下，在以轴线Ar为基准而与排气口31相反一侧的区域，通过使第一汽轮机部10a的排气空间30s与第二汽轮机部10b的排气空间30s连通，能够省略上游侧端板。

以上的实施方式的汽轮机均为双流排气型，但是也可以将本发明应用于不对排气进行分流的汽轮机。

工业上的可利用性

在本发明的一方案的排气壳体中，能够使蒸汽的压力损失降低而增大压力恢复量。

标号说明

10a：第一汽轮机部

10b：第二汽轮机部

11：涡轮机转子

12：转子轴

13：动叶片列

13a：最终动叶片列

17：静叶片列

18：轴承

19：蒸汽流入管

20：壳体

21：内侧壳体

21o：外周面

25、25a、25b、25c、25d、25x：排气壳体

26：扩散器

26s：扩散器空间

27：外侧扩散器

27pi：内周面

29：内侧扩散器

30、30a、30b、30c、30d、30x：外侧壳体

30s：排气空间

31：排气口

32、32b：下游侧端板

33：下游侧内表面

34、34a、34c：上游侧端板

35：上游侧内表面

36、36a：侧周板

37：侧周内表面

38、38a、38b、38c、38e：倾斜板

38u、38au、38cu：上游边缘

39：倾斜内表面

41：下游侧连接板

42：曲面

43：第一上游侧连接板

44：曲面

45：第二上游侧连接板

46：曲面

Co：冷凝器

ST：汽轮机

Ar：轴线

Po：正相反位置

Lt：切线

Pv：假想平面

Z1、Z2、Z3、Z4：循环区域

θ1：上游侧角度

θ2：下游侧角度

Da：轴线方向

Dau：轴线上游侧

Dad：轴线下游侧

Dc：周向

Dr：径向

Dri：径向内侧

Dro：径向外侧。

Claims (8)

1.一种排气壳体，将从以轴线为中心进行旋转的汽轮机转子的最终动叶片列流出的蒸汽向外部引导，其中，

所述排气壳体具备：

扩散器，供从所述最终动叶片列流出的蒸汽流入，相对于所述轴线呈环状，形成随着朝向轴线下游侧而逐渐朝向相对于所述轴线的径向外侧的扩散器空间；以及

外侧壳体，具有朝向所述径向外侧开口的排气口，形成排气空间，所述排气空间与所述扩散器连通，在所述扩散器的外周沿相对于所述轴线的周向扩展而将从所述扩散器空间流入的蒸汽向所述排气口引导，

所述扩散器具有：

外侧扩散器，相对于所述轴线垂直的截面呈环状，随着朝向所述轴线下游侧而逐渐朝向所述径向外侧扩展，划定所述扩散器空间的所述径向外侧的边缘；以及

内侧扩散器，相对于所述轴线垂直的截面呈环状，随着朝向所述轴线下游侧而逐渐朝向所述径向外侧扩展，划定所述扩散器空间的相对于所述轴线的径向内侧的边缘，

所述外侧壳体具有：

下游侧端板，从所述内侧扩散器的所述径向外侧的边缘向所述径向外侧扩展，划定所述排气空间的所述轴线下游侧的边缘；

倾斜板，在以所述轴线为基准而与所述排气口相反一侧的区域中，配置于比所述下游侧端板靠所述径向外侧处，随着朝向所述径向外侧而逐渐朝向轴线上游侧扩展，划定所述排气空间的所述径向外侧的边缘的一部分；以及

侧周板，与所述下游侧端板以及所述倾斜板连接，以所述轴线为中心而在周向上扩展，划定所述排气空间的所述径向外侧的边缘的另一部分，

在所述倾斜板中，以所述轴线为基准而与所述排气口正相反的正相反位置处的所述轴线上游侧的边缘以从所述外侧扩散器的所述径向外侧的端处扩展且与所述下游侧端板平行的假想平面为基准而位于所述轴线上游侧，

上游侧角度是作为所述倾斜板中划定所述排气空间的倾斜内表面相对于所述外侧扩散器的内周面的所述径向外侧的端处的切线的角度的、在所述排气空间内以所述切线为基准的所述轴线上游侧的角度，

下游侧角度是作为所述倾斜内表面相对于所述切线的角度的、在所述排气空间内以所述切线为基准的所述轴线下游侧的角度，

所述上游侧角度大于所述下游侧角度。

2.根据权利要求1所述的排气壳体，其中，

所述上游侧角度为100°以上。

3.根据权利要求1所述的排气壳体，其中，

所述倾斜板的所述轴线上游侧的边缘从所述正相反位置开始随着在相对于所述轴线的周向上接近所述排气口而逐渐向所述轴线下游侧位移，所述倾斜板的轴线方向的长度从所述正相反位置开始随着在所述周向上接近所述排气口而逐渐变短。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的排气壳体，其中，

所述倾斜板在比所述轴线靠所述排气口侧处不存在。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的排气壳体，其中，

所述外侧壳体具有下游侧连接板，该下游侧连接板将所述下游侧端板的所述径向外侧的边缘与所述倾斜板的所述轴线下游侧的边缘连接，

所述下游侧连接板具有曲面，该曲面从所述下游侧端板中划定所述排气空间的下游侧内表面开始随着朝向所述径向外侧而逐渐向所述轴线上游侧弯曲，将所述下游侧内表面与所述倾斜板的所述倾斜内表面平滑地连接。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的排气壳体，其中，

所述外侧壳体具有上游侧端板，该上游侧端板在轴线方向上与所述下游侧端板对向，划定所述排气空间的所述轴线上游侧的边缘，

所述倾斜板的所述正相反位置处的所述轴线上游侧的边缘与所述上游侧端板的所述径向外侧的边缘连接。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的排气壳体，其中，

所述外侧壳体具有：

上游侧端板，在轴线方向上与所述下游侧端板对向，划定所述排气空间的所述轴线上游侧的边缘；以及

上游侧连接板，将所述倾斜板的所述轴线上游侧的边缘与所述上游侧端板的所述径向外侧的边缘连接，

所述上游侧连接板具有曲面，该曲面从所述倾斜板的所述倾斜内表面开始随着朝向所述轴线上游侧而逐渐向所述径向内侧弯曲，将所述倾斜内表面与所述上游侧端板中划定所述排气空间的上游侧内表面平滑地连接。

8.一种汽轮机，其具备：

权利要求1～7中的任一项所述的排气壳体；

所述汽轮机转子；

筒状的内侧壳体，配置于所述汽轮机转子的外周侧；以及

静叶片列，配置于所述内侧壳体的内周侧，所述径向外侧的端处安装于所述内侧壳体。

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